Se dan 98 puntos sobre una circunferencia. María y José juegan alternativamente de la siguiente forma: cada uno de ellos traza un segmento uniendo dos de los puntos que no hayan sido unidos entre sí anteriormente. El juego termina cuando los 98 puntos han sido usados como extremos de un segmento al menos una vez, siendo el vencedor quien dibuja el último trazo. Si José inicia el juego, ¿quién puede asegurarse la victoria?
Solución. Probaremos por inducción que José tiene una estrategia tal que, para todo $n\geq 0$, la primera vez que hay $4n+2$ puntos utilizados, José ha sido el último en jugar. Como $98$ es de la forma $4n+2$, esto nos dice que José tiene una estrategia ganadora.
El caso base de inducción es $n=0$, que se cumple ya que, coloque donde coloque José, habrá $4\cdot 0+2=2$ puntos utilizados y él ha sido el último en jugar. Supongamos entonces que después de jugar José, hay $4n+2$ puntos utilizados y demostremos que, después de cierto número de jugadas de ambos jugadores, habrá $4n+6$ puntos utilizados y José habrá sido el último en jugar. La forma de proceder de José después de cada jugada de María es la siguiente:
- Si después de la jugada de María sigue habiendo $4n+2$ puntos utilizados (María ha unido dos que ya habían sido utilizados), entonces José une uno ya utilizado con otro no utilizado previamente y ahora hay $4n+3$ utilizados.
- Si después de la jugada de María hay $4n+3$ puntos utilizados, entonces José une dos que ya hayan sido utilizados previamente y siguen quedando $4n+3$ utilizados.
- Si después de la jugada de María hay $4n+4$ puntos utilizados, entonces José une dos que ya no hayan sido utilizados hasta el momento, quedando utilizados $4n+6$.
- Si después de la jugada de María hay $4n+5$ puntos utilizados, entonces José une uno que no haya sido utilizados con otro que sí y quedan utilizados $4n+6$.
Está claro que José puede hacer siempre utilizar puntos no utilizados, luego sólo habrá que justificar que si después de la jugada de María hay $4n+3$ puntos utilizados, entonces quedan dos de ellos que no han sido unidos y José puede unirlos. El número de uniones posibles entre $4n+3$ puntos está dado por $(4n+3)(2n+1)$, que es un número impar. Como José siempre juega en los turnos impares, no puede ser María la que complete todas las uniones posibles entre los $4n+3$ puntos.
Finalmente, observemos que María en su turno nunca se le presentan $4n+4$ ni $4n+5$ puntos utilizados, luego no puede ser la primera en utilizar los $4n+6$ puntos, lo que demuestra que esta es la estrategia ganadora para José.
Nota. Este es un problema que admite muchas discusiones de casos y aproximaciones ligeramente distintas. La solución arriba presentada tiene la ventaja de que se puede adaptar para cualquier número de la forma $4n+2$ en lugar de $98$.